Polimer/grafen/ZnO nano-hibrit yapılarının sentezlenmesi, karakterizasyonu ve fotokatalitik etkinliğinin incelenmesi
Synthesis, characterization and investigation of photocatalytic activity of polymer/graphene/ZnO nano-hybrid structures
- Tez No: 754783
- Danışmanlar: PROF. DR. KORAY ÖZTÜRK
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Çevre Mühendisliği, Metallurgical Engineering, Environmental Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gebze Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 262
Özet
Bu çalışmanın amacı, farklı şekil veya doğaya sahip organik ve inorganik altlık malzemelerin yüzeyinde tek boyutlu (1B) ZnO nanoçubuklar büyütülerek üstün özelliklere sahip yenilikçi fotokatalizör malzemeler sentezlemektir. Cam, ağ yapılı alümina (Al_2 O_3) ve ağ yapılı poliüretan (PU) altlıklar üzerinde düşük sıcaklıkta (95 °C) kimyasal banyo biriktirme (CBD) yöntemiyle ZnO nanoçubuk dizileri büyütülmüştür. ZnO nanoçubuklar için çekirdek merkezi görevi yapan ZnO çekirdekleyici tabakanın kimyası, kaplama kalınlığı ve tavlama sıcaklığının, ZnO nanoçubukların yapısal ve optik özellikleri üzerine etkisi çeşitli karakterizasyon yöntemleriyle (XRD, SEM-EDS, UV-DRS, PL, v.b.) incelenmiştir. Polivinil alkol (PVA) ve dietanolamin (DEA) ile modifiye edilen çekirdekleyici tabakalar, c-ekseni yönünde hizalanmayı geliştirmiştir. Bununla birlikte, oldukça yoğun ve dikey hizalanmış ZnO nanoçubukların ışık ile temas eden yüzey alanı yetersiz olduğu için fotokatalitik oksidasyon verimlerinde düşüş gözlemlenmiştir. Ayrıca, CBD öncü çözeltinin kimyası, büyüme süresi ve büyüme sonrası tavlama sıcaklığının ve tavlama atmosferinin nanoçubuk morfolojisine ve optik özellikleri üzerine etkisi araştırılmıştır. Tavlama işlemi ile birlikte özellikle 400 °C'de ZnO'nun optik özelliklerinde kusur konsantrasyonundaki artış nedeniyle iyileşmiştir. ZnO'yu gün ışığına duyarlı hale getirmek amacıyla seryum (Ce) ile katkılama yapılmıştır. Katkılama ile birlikte ZnO'nun bant aralığı yeniden düzenlenerek, elektron-boşluk çiftlerinin yeniden birleşme oranı azaltılmış ve görünür bölgede fotokatalitik özellikler geliştirilmiştir. Çalışmanın son kısmında ise; grafitten kimyasal yöntemlerle grafen oksit (GO) ve indirgenmiş grafen oksit (rGO) sentezlenmiş ve çeşitli yaklaşımlarla hedeflenen nihai yapı olan esnek ZnO/GO-rGO fotokatalizör malzemeler tasarlanmıştır. Sentezlenen tüm yapıların hem UVA hem de görünür ışık altında Asit Kırmızısı 88 (AR88) azo boya çözeltisinin renk giderim verimleri esas alınarak fotokatalitik etkinlikleri incelenmiştir. Ayrıca, fotokatalitik reaksiyonlarda etkin rol oynayan reaktif türlerin belirlenmesi amacıyla radikal süpürücü deneyler gerçekleştirilmiştir.
Özet (Çeviri)
The aim of this study is to synthesize innovative photocatalyst materials with superior properties by growing one-dimensional (1D) ZnO nanorods on the surface of organic and inorganic substrates of different shapes or natures. ZnO nanorod arrays were grown by low temperature (95 °C) chemical bath deposition (CBD) method on glass, reticulated alumina (Al_2 O_3), and reticulated polyurethane (PU) substrates. The effects of the chemistry, coating thickness, and annealing temperature of the ZnO seed layer on structural and optical properties of ZnO nanorods were investigated by various characterization methods (XRD, SEM-EDS, UV-DRS, PL, etc.). The modification of the seed layer with polyvinyl alcohol (PVA) and diethanolamine (DEA) improved the alignment of ZnO nanorods in the c-axis direction. However, the photocatalytic oxidation efficiencies of the highly dense and vertically aligned ZnO nanorods decreased due to insufficient light-contacting surface area. In addition, the effects of CBD precursor chemistry, growth time, post-growth annealing temperature and atmosphere on nanorod morphology and optical properties were investigated. The optical properties of ZnO improved with the annealing process at 400 °C due to the increase in the defect concentration. ZnO nanorod was doped with cerium (Ce) to make it sensitive to sunlight. The recombination rate of electron-hole pairs was reduced and photocatalytic properties improved in the visible region by rearranging the bandgap of ZnO with Ce-doping. In the last part of the study, Graphene oxide (GO) and reduced graphene oxide (rGO) were synthesized from graphite by chemical methods. Then, flexible ZnO/GO-rGO photocatalyst were designed by various approaches. Photocatalytic activities of all synthesized structures were investigated based on the decolorization efficiency of Acid Red 88 (AR88) azo dye solution under both UVA and visible light. Furthermore, radical scavenging experiments were carried out to determine the reactive species that play an active role in photocatalytic reactions.
Benzer Tezler
- Nanopartiküller ile fonksiyonlandırılmış sinir doku iskelelerinin üç boyutlu basım ile geliştirilmesi ve üretimi
Development and production of nerve tissue scaffolds functionalized with nanoparticles via 3d printing
NİDANUR KAÇAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Kimya MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HASAN SADIKOĞLU
DR. ÖĞR. ÜYESİ HAKAN YILMAZER
- Giyilebilir elektronikler için nanolif esaslı esnek ve hibrit nanojeneratörlerin geliştirilmesi
Development of nanofiber-based flexible and hybrid nanogenerators for wearable electronics
ÖMER FARUK ÜNSAL
Doktora
Türkçe
2024
Polimer Bilim ve TeknolojisiBursa Teknik ÜniversitesiPolimer Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞE BEDELOĞLU
- Su kalitesinin hızlı ve hassas tespiti için grafen/ZnO/polimer nanokompozit esaslı taşınabilir elektro kimyasal sensör kiti
Graphene/ZnO/polymer based portable electrochemical sensor kit for rapid and sensitive determination of water quality
RIFAT KOLOTOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiMaltepe ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NEVİN TAŞALTIN
- Fe3O4/ZnO/CNT ve Fe3O4/ZnO/grafen katkılı epoksi kompozit üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of Fe3O4/ZnO /CNT and Fe3O4/ZnO/graphene doped epoxy composites
ÖZGE YAMAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Polimer Bilim ve TeknolojisiBursa Teknik ÜniversitesiPolimer Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞE BEDELOĞLU
- Polimer kaplamalara katılan nanopartiküllerin kaplamanın farklı metal altlıklara yapışma davranışı ve mekanik özellikleri üzerine etkilerinin incelenmesi
Examination of the effects of nanoparticles incorporated into polymer coatings on the adhesion behavior and mechanical properties onto different metal substrates
ALİ KEMAL ALTINOK
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Makine MühendisliğiAksaray ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FAZLİYE KARABÖRK